Elemen Mesin I
ELEMEN MESIN I
NAMA: Ilham RomadhonaNIM: 02858KELAS: C1PEMBIMBING: Ir. Tarmono
M.T.
PROGRAM DIPLOMA TEKNIK MESINSEKOLAH VOKASIUNIVERSITAS GADJAH
MADA2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat
rahmat dan hidayah-Nya rangkuman ini dapat diselesaikan tepat pada
waktunya. Rangkuman ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah
Elemen Mesin I. Tujuan pembuatan rangkuman ini ialah untuk lebih
memperjelas materi dari bab sambungan pasak, poros dan koplingSaya
menyadari bahwa rangkuman ini masih banyak kekurangan, oleh karena
itu saran dan kritik sangat saya harapkan demi memperbaiki
kesalahan dan kekurangan yang ada. Semoga rangkuman ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 20 Juni 2014
Ilham Romadhona
DAFTAR ISIKATA PENGANTARiiDAFTAR ISIiiiI. Sambungan Pasak1a.
Definisi2b. Macam Pasak Benam2c. Perhitungan Panjang Pasak4d.
Contoh Soal6
II. Poros7a. Definisi8b. Macam-macam Poros8c. Ukuran Standar
Poros8d. Tegangan pada Poros8e. Poros Transmisi9i. Poros dengan
Puntiran Murni9ii. Poros dengan Beban Kombinasi Puntiran dan
Lentur10iii. Poros Dukung (GANDAR)11iv. Poros dengan Beban
Berfluktuasi12v. Perencanaan Poros Berdasar Kekakuan13f.
Contoh-contoh Soal14
III. Kopling18a. Definisi19b. Macam-macam Kopling19c. Desain
Kopling Flens21d. Dimensi Standar Desain Kopling Flens22e. Material
yang Digunakan23
Elemen Mesin I2014f. Contoh Soal24D3 TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI
UGM 1
SAMBUNGAN PASAK
DefinisiPasak digunakan untuk menyambung dua bagian batang
(poros) atau memasang roda, roda gigi, roda rantai dan lain-lain
pada poros sehingga terjamin tidak berputar pada poros. Pemilihan
jenis pasak tergantung pada besarnya daya yang bekerja dan
kestabilan bagian-bagian yang disambung. Untuk daya yang kecil,
antara nafroda dan poros cukup dijamin dengan baut tanam (set
screw).Dilihat cara pemasangannya, pasak dapat dibedakan yaitu :
Pasak MemanjangJenis pasak memanjang yang banyak digunakan ada
bermacam-macam yaitu :Sunk Keys (pasak benam)
Pasak benam ada beberapa jenis yaitu :a. Pasak benam segiempat
(Rectangular Sunk Key)
b. Pasak Bujur Sangkar (Square Key)Bentuknya sama seperti
rectangular sunk key, tetapi lebar dan tebalnya sama yaitu:
c. Paraller Sunk Key (pasak benam sejajar)Bentuknya sama seperti
diatas, tapi penggunaan bila pemakaian diatas belum mampu
memindahkan daya, maka pasak tersebut dipasang sejajar.
d. Pasak Berkepala (gib head key)Pasak ini digunakan biasanya
untuk poros berputar bolak-balik
e. Pasak Tembereng (woodruff key)Pasak jenis ini digunakan untuk
poros dengan punter/daya tidak terlalu besar.
f. Pasak Pelana (Saddle key)Jenis pasak ini pemakain umum untuk
menjamin hubungan antara nafroda dengan poros.
g. Tangent KeyPemakaiannya sama dengan seperti pasak pelana,
tetapi pasaknya dipasang dua buah berimpit.
h. Pasak Bulat (Round Keys)Jenis pasak ini, biasanya digunakan
untuk memindahkan daya relative kecil.
i. Pasak Gigi (Splines)Jenis pasak ini bahannya dibuat satu
bahan dengan poros dan biasanya digunakan untuk memindahkan daya
serta putaran yang cukup besar dan arah kerja putarannya
bolak-balik.
Perhitungan Kekuatan Panjang Pasak
Gaya tangensial (Ft) = gaya geser (Fs)
Torsi yang ditransmisikan oleh poros:
Gaya tangensialakibat crushing (terjadikerusakan )
Torsi akibat gaya geser = torsi akibat crushing
Torsi vs tegangan geser pada pasak
Torsi vs torsional shear strength pada pasak
Maka:
a. Panjang pasak
b. Jika lebar pasak hasil perhitungan terlalu kecil dan tidak
ada ditabel pasak, maka lebar pasak dihitung menggunakan hubungan
:
Dalam pasak harus dicari panjang pasak berdasarkan tegangan
geser yang terjadi (shearing stress) dan tegangan crushing
(crushing stress) kemudian diambil panjang terbesarnya.
Contoh soal1. Pasak persegi panjang dipasang pada poros dengan
diameter 50 mm, tegangan geser yang diijinkan tidak melebihi 4200
N/cm2dan crushing stress tidak melebihi 7000 N/cm2. Carilah panjang
pasak yang paling aman.Jawab :
Untuk d=50 mm berdasarkan table pasak diperoleh : b = 16 mm =
1,6 cm dan t = 10 mm = 1 cm Torsi akibat tegangan geser
(pasak):
Torsi akibat tegangan geser torsional (poros) :
Jika diasumsikan bahan pasak sama dengan bahan poros maka
panjang pasak akibat geseran :
Panjang pasak akibat crushing stress
Dimensi pasak yang diperoleh :b = 16mmt = 10 mmL = 12 mm
Poros
DefinisiPoros adalah salah satu bagian dari mesin yang berfungsi
untuk meneruskan daya dari suatu mesin penggerak ke mesin yang
digerakkan. Daya yang diteruskan poros oleh gaya tangensial dan
resultan torsi ditentukan oleh daya yang diijinkan oleh poros itu
sendiri untuk diteruskan ke bebeberapa mesin yang terhubung oleh
poros.Macam-Macam Poros1. Poros transmisiMerupakan suatu poros yang
mendukung beban puntir murni atau kombinasi antara beban puntir dan
lentur2. SpindelMerupakan poros transmisi yang relatif pendek dan
mendukung beban puntir murni.3. GandarMerupakan poros yang tidak
berputar, yang mendukung beban lentur murni.Ukuran Standar Untuk
PorosUntuk standar diameter poros, sebagai berikut : 25mm sampai
60mm dengan kelipatan selisih 5mm 60mm sampai 110mm dengan
kelipatan selisih 10mm 110mm sampai 140mm dengan kelipatan selisih
15mm 140mm sampai 500mm dengan kelipatan selisih 20mm
Untuk standar panjang poros, adalah 5m, 6m, dan 7m.Tegangan Pada
PorosTegangan yang terjadi pada poros antara lain :1. Tegangan
geser yang disebabkan oleh perpindahan beban torsi2. Tegangan
lentur yang disebabkan oleh gaya yang bekerja pada komponen mesin
sepertigear, pulidll.3. tegangan yang disebabkan oleh kombinasi
torsional and beban lentur.
Tegangan Kerja Maksimum Yang Diijinkan Poros
TransmisiBerdasarkan American Society of Mechanical Engineers
(ASME) kode untuk desain poros transmisi, tegangan kerja maksimum
yang diijinkan dalam tegangan atau kompresi didapat:1. 112 MPa
untuk poros tanpa pengurangan untuk lubang pasak.2. 84 MPa untuk
poros dengan pengurangan untuk lubang pasak.
POROS TRANSMISI Poros dengan Puntiran Murnia. Poros pejal
Torsi yang dapat ditransmisikan :
Torsi yang akan ditransmisikan/perusak :
P: daya yang akan ditransmisikan (Watt)N: putaran poros (rpm)T:
torsi yang akan ditransmisikan (N.mm)
b. Poros berlubang
Torsi yang dapat ditransmisikan :
do: diameter luar poros (mm)di: diameter dalam poros (mm)
Poros dengan Beban Kombinasi Puntiran dan Lentur
a. Jika poros terbuat dari bahan yang ulet (baja), diselesaikan
dengan teori tegangan geser maksimum ( Teori GUESTS )
Poros pejal :Torsi ekuivalen yang dapat ditransmisikan :
Te: torsi ekuivalen (N.mm)M: momen lentur (N.mm)T: momen puntir
(N.mm)
Poros berlubang :Torsi ekuivalen yang dapat ditransmisikan :
b. Jika poros terbuat dari bahan yang rapuh (besi tuang)
diselesaikan dengan teori tegangan normal maksimum ( Teori RANKINES
)
Poros pejal :Momen lentur ekuivalen yang dapat ditransmisikan
:
Me: momen lentur ekuivalen (N.mm): tegangan lentur poros
(N/mm2)
Poros berlubang :Momen lentur ekuivalen yang dapat
ditransmisikan :
do: diameter luar poros (mm)di: diameter dalam poros (mm)k:
di/do
Poros Dukung (GANDAR)Merupakan poros yang mendukung beban lentur
murni.
Poros pejal :Momen lentur ekuivalen yang dapat ditransmisikan
:
M: momen lentur (N.mm): tegangan lentur poros (N/mm2)
Poros berlubang :Momen lentur ekuivalen yang dapat
ditransmisikan :
do: diameter luar poros (mm)di: diameter dalam poros (mm)k:
di/do
Poros dengan Beban BerfluktuasiPembahasan yang telah dilakukan
di atas adalah poros dengan beban torsi dan momen lentur
konstan.Jika terjadi fluktuasi beban baik torsi maupun lentur, maka
perlu ditambahkan faktor yang berkaitan dengan fluktuasi torsi
maupun lenturan.Jika : Km: factor momen lentur akibat kombinasi
beban shock dan fatigue. Kt: faktor torsi/puntiran akibat kombinasi
beban shock dan fatigue
Maka
Perencanaan Poros Berdasar KekakuanPada poros transmisi, sudut
puntir yang diperbolehkan tidak boleh lebih dari 0.25 per
meter.
: sudut puntir (rad)Ti: torsi (N.mm)L: panjang poros (mm)G:
modulus kekakuan poros (N/mm2)J: momen inersia sudut (mm4)Besarnya
sudut puntir ditentukan :
Momen inersia sudut
untuk poros pejal
untuk poros berlubang
Contoh-contoh soal1. Poros berputar 200 r/min untuk meneruskan
daya : 20 kW. Poros dibuat dari mild steel dengan tegangan geser
ijin 42 MPa. Hitunglah diameter poros!Jawab :
Diketahui :n = 200 r/minP = 20 kW = 20 000 W = 42 MPa
2. Hitung diameter poros pejal terbuat dari baja untuk menerskan
daya 20 kW pada putaran 200 r/min. Tegangan geser maksimum bahan
poros dari baja 360 MPa dan SF= 8. Hitung pula jika poros berlubang
dengan rasio diameter dalam dan luar : 0,5!Jawab :
Diketahui :P = 20 kW = 20 000 Wn = 200 r/min= 360 MPaSF = 8
3. Dua buah roda dihubungkan dengan poros, menerima beban
masing-masing 50 kN,sejauh 100 mm dari bagian tengah roda. Jarak
antar sumbu roda 1400 mm. Hitung diameter poros jika tegangan
lentur tidak boleh melebihi : 100 MPa.Jawab :
4. Sebuah poros terbuat dari Mild Steel digunakan untuk
meneruskan daya 23 kW pada putaran 200 r/min. Jika beban momen
lentur yang diterima poros sebesar 562,5 x 103Nmm, tegangan geser
ijin 42 MPa dan tegangan tarik ijin 56 MPa, berapa diameter
porosyang diperlukan jika beban berupa beban fluktuasi dengan tipe
gradually applied loads ?Jawab :P = 23 kW = 23 000 Wn = 200 r/minM
= 562,5 x 103 Nmm = 42 MPa = 56 MPaGradually applied loads, Km =
1,5danKt= 1 (lihat table)
Diameter poros diambil = 60 mm
Diameter poros diambil = 60 mm
Dipilih diameter poros berdasarkan Momen Ekuivalen d = 60 mm
KOPLING
DefinisiKopling adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk
mentransmisikan daya dari poros penggerak (driving shaft) ke poros
yang digerakkan (driven shaft) dimana putaran inputnya akan sama
dengan putaran outputnya.A. Macam-macam Kopling Kopling dibedakan
dalam dua kelompok besar :a. Kopling tetapb. Kopling tidak
tetapKopling tetap adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk
menghubungkan poros penggerak dengan poros yang digerakkan, agar
torsi mesin penggerak dapat ditransmisikan ke mesin yang
digerakkan. Untuk menghubungkan atau melepaskan poros penggerak
dengan poros yang digerakkan, poros dalam posisi diam atau berhenti
berputar.1. Kopling kaku Menghubungkan dua poros dengan sumbu harus
segaris.a. Kopling tabungb. Kopling kompresic. Kopling flens2.
Kopling luwesMenghubungkan dua poros dengan sumbu tidak harus
segarisa. Kopling karet banb. Kopling gigi
Pembahasan kopling tetap difokuskan pada kopling flens
1. Kopling Flens protected2. Kopling Flens Unprotected
B. Desain Kopling Flens
